JP3607138B2

JP3607138B2 - Dehumidifier for gas analysis

Info

Publication number: JP3607138B2
Application number: JP30052599A
Authority: JP
Inventors: 卓司生田; 重之秋山; 雅彦藤原; 昇矢島; 光良辻; 泰輔石井
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2019-10-22
Also published as: JP2000206014A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス分析用除湿器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場排ガスや大気中に含まれる特定成分を分析する場合、その分析に供される試料ガスに水分が含まれていると、検出機器に種々の悪影響が及ぼされるところから、前記水分を予め除去する必要がある。試料ガス中の水分を除去する装置として、試料ガスを冷却し、試料ガスに含まれる水分を凝縮してドレンとして分離する機能を備えたガス分析用除湿器がある。
【０００３】
図８および図９は、従来のガス分析用除湿器におけるガス流路と熱交換ブロックとの関係を示すもので、まず、図８に示すものにおいては、ガス流路として底部５１ｃが水平なＵ字状の管５１を用い、これの全てを熱交換ブロック５２内に収容するとともに、管５１の底部の一方にストレートな管５３を連通接続し、Ｕ字状の管５１の一方の管部５１ａを試料ガス導入側管とし、他方の管部５１ｂを試料ガス導出側管とし、この試料ガス導出側管５１ｂと一直線をなすように設けられる管５３をドレン排出管としている。
【０００４】
また、図９に示すものにおいては、ガス流路として底部５１ｃが水平なＵ字状の管５１を用いるが、ドレン排出管５３を試料ガス導入側管５１ａと一直線をなすように連通接続するとともに、熱交換ブロック５２内には試料ガス導入側管５１ａ、これに連なる水平な底部５１ｃの大部分およびドレン排出管５３の一部を収容している。
【０００５】
なお、上記図８および図９において、５４は放熱器である。
【０００６】
上記従来のガス分析用除湿器においては、試料ガス導入側管５１ａの入口から試料として採取されたガスＧ_wを導入すると、熱交換ブロック５１において所定の温度に冷却され、この試料ガスＧ_wに含まれる水分が除去され、ドレン排出管５３内を落下する。一方、前記試料ガスＧ_wは、水分が除去されて乾燥した試料ガスＧ_Dとなり、これが試料ガス導出側管５１ｂを経て試料ガス供給ライン（図示していない）に入り、さらに、ガス分析部（図示していない）に供給され、所望のガス分析に供される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のガス分析用除湿器においては、次のような課題があった。すなわち、図８に示したガス分析用除湿器においては、試料ガス導入側管５１ａ、試料ガス導出側管５１ｂおよび水平部５１ｃの全てとドレン排出管５３の上部が熱交換ブロック５２内に収容されており、これらの部分が冷却されるため、凝縮分離が行われる部位（ドレン排出管５３の最上端部）５５が最も低温となり、凝縮分離によって生成されたドレンの一部が水平部５１ｃに溜まり、これによって除湿処理前の試料ガスＧ_wの流れに悪影響が及ぼされ、延いては除湿処理後の試料ガスＧ_Dの流量に悪影響が及ぼされる。
【０００８】
また、図９に示したガス分析用除湿器においては、図８に示したもの程ではないが、試料ガス導入側管５１ａ、水平部５１ｃの大部分とドレン排出管５３の上部が熱交換ブロック５２内に収容されており、凝縮分離が行われる部位５５が最も低温となり、凝縮分離によって生成されたドレンの一部が水平部５１ｃに溜まる。この場合、水平部５１ｃに溜まったドレンは、この水平部５１ｃを矢印方向に流れる試料ガスＧ_wのため、前記部位５５方向に戻ることができず、したがって、この溜まったドレンによって、除湿処理後の試料ガスＧ_Dの流量に悪影響が及ぼされる。
【０００９】
上述のように、ガス分析用除湿器内のガス流路５１にドレンが溜まると、除湿処理後の試料ガスＧ_Dの流量に悪影響が及ぼされ、例えば水溶性のＳＯ₂を測定するような場合、応答速度の遅れや指示誤差が発生する。特に、試料ガスＧ_Dの流量が少ない０．５Ｌ／ｍｉｎ前後においては、この現象が顕著である。
【００１０】
そして、特に、図９に示すように、凝縮分離が行われる部位５５よりも後段に水平部５１ｃが形成されていると、上述したように、水平部５１ｃに溜まったドレンの流出が悪いとともに、このドレンが試料ガス導出側管５１ｂに飛散したり、再蒸発を起こすなどして指示ノイズを招来する。特に、赤外線ガス分析計や高感度酸素分析計の場合、その影響が大きく表れる。
【００１１】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、試料ガスからドレンを安定して確実にしかも効率よく分離することができるガス分析用除湿器を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明では、熱交換ブロック内において試料ガスを冷却することにより、当該試料ガスに含まれる水分を凝縮してドレンとして分離するようにしたガス分析用除湿器において、前記試料ガスを導入するための第１の管のみを熱交換ブロックによって冷却するように構成するとともに、第１の管に耐腐食性材料よりなり熱交換ブロックの上下端よりそれぞれ突出する程度の長さを有する螺旋状のガス案内部材を挿入し、水分が除去された後の試料ガスを導出するための第２の管を、前記第１の管の前記熱交換ブロックに被覆されてない部分において斜め上方に傾けた状態で接続し、この接続箇所より下方の第１の管の部分を介して前記ドレンを排出するようにしている（請求項１）。
【００１３】
上記構成よりなるガス分析用除湿器においては、試料ガスを導入する第１の管のみを熱交換ブロックによって冷却するように構成しているので、熱交換ブロックによる冷却を効率よく行うことができ、第１の管の冷却効果が向上するとともに、熱交換ブロックも小型でよく、したがって、サーモモジュールも小容量のものでよい。そして、第１の管に流入する試料ガスの流量が増加しても、水分除去露点を一定かつ安定に保つことができ、分析計の指示値に対する影響が小さくなる。そして、第１の管に耐腐食性材料よりなり熱交換ブロックの上下端よりそれぞれ突出する程度の長さを有する螺旋状のガス案内部材を挿入しているので、試料ガスは、第１の管内に設けられたガス案内部材の螺旋に沿って第１の管の内壁に長く接しながら下方に流れ、それに含まれている水分がより確実に凝縮されてドレンとなる。
【００１４】
また、除湿処理後の試料ガスを導出するための第２の管を、前記第１の管の前記熱交換ブロックに被覆されてない部分において斜め上方に傾けた状態で接続し、この接続箇所より下方の第１の管の部分を介して前記ドレンを排出するようにしているので、凝縮分離が行われる部位近傍においてフラットな（水平な）部分がなく、分離されたドレンの溜まりを防止することができ、仮にドレンが溜まったとしても、これを速やかに落下排出することができ、所謂リフトアップが起こりにくくなるとともに、水分が除去された試料ガスをスムーズに立ち上げることができ、除湿処理後の試料ガスとドレンとを確実に分離することができる。さらに、除湿処理後の試料ガスにおける水分除去露点を一定かつ安定に保つことができるので、分析部における指示誤差も可及的に小さくなる。
【００１５】
また、熱交換ブロック内において試料ガスを冷却することにより、当該試料ガスに含まれる水分を凝縮してドレンとして分離するようにしたガス分析用除湿器において、前記試料ガスを導入するための第１の管のみを熱交換ブロックによって冷却するように構成するとともに、水分が除去された後の試料ガスを導出するための第２の管を、前記第１の管の前記熱交換ブロックに被覆されてない部分において斜め上方に傾けた状態または側方に延びた状態で接続し、この接続箇所より下方の第１の管の部分を介して前記ドレンを排出するようにしてあり、また、第１の管の前記接続箇所に、下方ほど細くなるドレン分離用アダプタを設けてあってもよい（請求項２）。
【００１６】
上記の構成よりなるガス分析用除湿器においては、前記第１の管における第２の管との接続箇所に、下方ほど細くなるドレン分離用アダプタを設けているので、このドレン分離用アダプタを通ったガスの流速は大きくなり、それに伴ってガスに含まれる水分のドレン排出口へ向かう慣性が大きくなるため、ドレン分離の効率が上昇し、また、ガスは、前記ドレン分離用アダプタの下流側から第２の管に至るまでの間に温まるため、ガス内のドレンが第２の管内に非常に溜まりにくくなる。これらのことから、前記第２の管を水平方向に設けることが可能となり、第２の管を水平方向に設けることによって、ガス分析用除湿器の構成をコンパクトにすることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、この発明の第１の実施の形態を示すもので、まず、図３において、１は熱交換ブロックで、例えばアルミニウムやジュラルミンなど熱伝導性の良好な金属材料よりなり、下方の一部を斜めに切り落とした直方体形状である。２はこの熱交換ブロック１を冷却するサーモモジュールで、例えばペルチェ効果を利用した冷却装置からなり、その一側を熱交換ブロック１の表面に密着するようにして設けられている。３はサーモモジュール２の他側に密着して設けられる放熱器で、３ａはその放熱フィンである。
【００１８】
４は前記熱交換ブロック１に上下方向に形成された貫通孔１ａ内を孔壁に密着するようにして挿通する第１の管で、例えばチタン製のストレートな管（例えば外径８ｍｍ、内径６ｍｍ）よりなり、その上端側のガス導入口４ａから流入する除湿処理前の試料ガスＧ_Wを冷却するよう構成されている。そして、この第１の管４の第２の管７（後述する）との接続箇所５より下の管部分６は、ドレン排出部に形成され、下端のドレン排出口６ａは、図示していないドレンポットに接続されている。
【００１９】
７は前記第１の管４に対して、熱交換ブロック１に被覆されてない部分において斜め上方に傾けた状態で、溶接などにより連通接続される第２の管で、例えばチタン製の管よりなり、第１の管４よりもやや太く（例えば外径１０ｍｍ、内径８ｍｍ）、除湿処理後の試料ガスＧ_Dを上方に導出するように構成されている。この第２の管７は、第１の管４に対してＶ字状またはＹ字状になるように接続され、熱交換ブロック１の切り落とした部分に沿うようにして立ち上がり、その下流側（上端側）はほぼ鉛直状態となり、さらに、その上端のガス導出口７ａは、ガス分析部（図示していない）に連なっている。
【００２０】
上述の説明および図１〜図３からも理解されるように、熱交換ブロック１には、第１の管４のみが挿通し、第２の管７は挿通してない。
【００２１】
そして、図１および図２において、８は第１の管４内にガス導入口４ａから挿入される螺旋状のガス案内部材で、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）やＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、四フッ化エチレン樹脂、ポリプロピレンなど耐腐食性材料よりなる棒状体９の表面に適宜の幅および深さを有する角溝１０を螺旋状に形成してなり、第１の管４内に導入される試料ガスＧ_Wを下方にスムーズに案内するものである。前記ガス案内部材８は、その外径が第１の管４の内径より若干小さく、その両端が図２に示すように、熱交換ブロック１の上下端よりやや突出する程度の長さを有しており、第１の管４の内部に突出するように形成された突起部１０’に当接するようにして保持される。
【００２２】
また、図３において、１１は熱交換ブロック１、サーモモジュール２および第２の管７の大部分を収容するように設けられるカバーケースで、例えばアルミニウムよりなり、その内部には発泡ウレタンなどの断熱材１２が充填されている。
【００２３】
なお、上記第１の管４および第２の管７に用いるチタン製の管は、内面が鏡面仕上げされるとともに、酸洗いまたは脱脂洗浄を行って、清浄にしたものを用いるのが好ましい。
【００２４】
上記構成のガス分析用除湿器においては、サーモモジュール２に通電してこれを動作させることにより、熱交換ブロック１が冷却され、これにより、第１の管４も冷却される。この状態でガス導入口４ａを経て第１の管４内に、サンプリングされ、水分を含んだ（除湿処理前の）試料ガスＧ_Wを導入すると、この試料ガスＧ_Wは、第１の管４内に設けられたガス案内部材８の螺旋状の角溝１０に沿って第１の管４の内壁に長く接しながら下方に流れる。この流下過程において、前記試料ガスＧ_Wは、所定の温度（例えば５℃±１℃、または２．５℃±１℃）まで冷却され、それに含まれている水分が凝縮されてドレンＤとなる。
【００２５】
そして、除湿処理後の乾いた試料ガスＧ_DとドレンＤとは、第１の管４のＶ字状（またはＹ字状）の接続箇所５において分離される。そして、試料ガスＧ_Dは、接続箇所５から斜め上方に立ち上がる第２の管７に沿って上方のガス導出口７ａに至り、ガス分析部（図示していない）方向に流れる。一方、ドレンＤは、接続箇所５の下方に垂下するドレン排出部６を落下し、ドレン排出口６ａを経てドレンポット（図示していない）に収容される。
【００２６】
上述のガス分析用除湿器においては、除湿処理前の試料ガスＧ_Wを導入しこれを流下させる第１の管４のみを熱交換ブロック１によって冷却するようにしているので、第１の管４を効率よく冷却することができる。したがって、熱交換ブロック１としては小型のものでよく、サーモモジュール２も小容量のものでよい。したがって、ガス分析用除湿器そのものも小さくて済み、安価となる。そして、第１の管４に流入する試料ガスＧ_Wの流量が増加しても、除湿処理後の試料ガスにおける水分除去露点を安定に保つことができ、分析部に対する影響が可及的に小さくなる。
【００２７】
また、除湿処理後の試料ガスＧ_Dを導出するための第２の管７を、第１の管４の熱交換ブロック１に被覆されてない部分において斜め上方に傾けた状態で接続し、この接続箇所５より下方の第１の管４の部分６を介してドレンＤを排出するようにしているので、凝縮分離が行われる部位近傍５においてフラットな部分がないので、分離されたドレン５の溜まりを防止することができ、仮にドレン５が溜まったとしても、これを速やかに落下排出することができ、所謂リフトアップが起こりにくくなるとともに、水分が除去された試料ガスＧ_Dをスムーズに立ち上げることができ、除湿処理後の試料ガスＧ_DとドレンＤとを確実に分離することができる。さらに、除湿処理後の試料ガスにおける水分除去露点を安定に保つことができるので、分析部における指示誤差も可及的に小さくなる。
【００２８】
さらに、上記ガス分析用除湿器においては、第１の管４として１本のストレートな管を用い、その上端を除湿処理前の試料ガスＧ_Wの導入口４ａとし、その下端をドレンＤの排出口６ａとしているので、熱交換ブロック１にはストレートな貫通孔１ａを設けるだけでよく、その構造が簡単であり、その製作も容易である。また、第１の管４に接続される第２の管７の形状も従来に比べて簡単であり、その製作が容易であるとともに、第１の管４との溶接も簡単に行うことができる。
【００２９】
この発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、例えば一つの熱交換ブロック１に複数の試料ガス処理系統を設けてもよい。すなわち、図４に示すように、一つの熱交換ブロック２０に、互いに独立した第１の管２１，２２を並列的に設け、これらの第１の管２１，２２にそれぞれ第２の管２３，２４を接続し、第１の管２１と第２の管２３とによって一つの試料ガス処理系統２５、第１の管２２と第２の管２４とによって別の試料ガス処理系統２６を構成するようにしてもよい。なお、２７，２８はそれぞれの試料ガス処理系統２５，２６におけるドレン排出部であり、Ｇ_W1，Ｇ_W2は除湿処理前の試料ガス、Ｇ_D1，Ｇ_D2は除湿処理後の試料ガスである。
【００３０】
図５〜６は、この発明の第２の実施の形態を示すものである。なお、上記第１の実施の形態に示したものと同一構造の部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。第２の実施の形態のガス分析用除湿器の構成および効果は、上記第１の実施の形態に示したものとほとんど同じであるが、相違点は、第１の管４における第２の管７との接続箇所５に、下方のドレン排出口６ａに向かって絞り形状となるドレン分離用アダプタ２９が設けられている点である。
【００３１】
前記ドレン分離用アダプタ２９は、ガス案内部材８の下端に設けられており、ガス導入口４ａから第１の管４内に導入された試料ガスＧ_Wは、必ずこのドレン分離用アダプタ２９を経て、管部分６または第２の管７へと向かう構成となっている。なお、前記ドレン分離用アダプタ２９は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）やＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、四フッ化エチレン樹脂、ポリプロピレンなど耐腐食性材料よりなる部材である。また、ドレン分離用アダプタ２９の最も細くなる最下端の内径は、たとえば３ｍｍである。
【００３２】
上記の構成よりなるガス分析用除湿器においては、ガス導入口４ａを経て第１の管４内に導入された試料ガスＧ_Wは、前記ドレン分離用アダプタ２９を通ると流速が大きくなる。そして、試料ガスＧ_Wの流速が大きくなると、試料ガスＧ_Wに含まれる水分の持つ下方（ドレン排出口６ａ）に向かう慣性が大きくなり、ドレンＤの分離がよく行われることになる。また、除湿処理後の試料ガスＧ_Dは、前記ドレン分離用アダプタ２９の下方から第２の管７内に導入されるが、この間に試料ガスＧ_Dの温度が上昇し、試料ガスＧ_D内の水分の飽和度が極めて低い状態となるため、試料ガスＧ_Dが第２の管７内に導入されても、第２の管７内にドレンＤが付着する可能性は非常に低くなる。
【００３３】
図７は、この発明の第３の実施の形態を示すものである。なお、上記二つの実施の形態に示したものと同一構造の部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
第３の実施の形態のガス分析用除湿器の構成および効果は、上記第２の実施の形態に示すものとほとんど同じであるが、相違点は、第１の管４に接続される第２の管７が、除湿処理後の試料ガスＧ_Dを上方に導出するように構成されておらず、ほぼ水平方向に導出するように構成されており、また、前記ドレン分離用アダプタ２９が、ガス案内部材８の下端に設けられているのではなく、第１の管４に一体成形され、第１の管４内部の前記接続箇所５に位置している点である。
【００３４】
上記の構成よりなるガス分析用除湿器において、前記第２の管７を水平方向に設けたことにより、第２の管７を短くすることができるとともに、ガス分析用除湿器の構成をコンパクトにすることができ、また、上記第２の実施の形態で詳述したように、第２の管７内にドレンＤが付着する可能性が非常に低いことから、第２の管７を水平方向に設けても支障がない。
【００３５】
また、ドレン分離用アダプタ２９を第１の管４と一体成形したことにより、たとえばドレン分離用アダプタ２９および第１の管４をガラスで形成した場合には、ドレン分離用アダプタ２９を第１の管４ひいてはガス分析用除湿器に容易に内蔵させることが可能となる。
【００３６】
なお、上記第１の実施の形態に示したガス分析用除湿器に、第２および第３の実施の形態に示したようなドレン分離用アダプタ２９を設けるようにしてもよい。
【００３７】
また、第１の管４，２１，２２や第２の管７，２３，２４の素材として、前記チタン管のほか、ガラス管やステンレス鋼管などがあるが、試料ガスＧ_W，Ｇ_W1，Ｇ_W2にＳＯ₂などの腐食性の強い成分が含まれている場合、ステンレス鋼管は用いない方がよい。
【００３８】
上記ドレン分離用アダプタ２９の性能を調べるために、上記第３の実施の形態において、前記第１の管４のガス導入口４ａから、４０°Ｃの大気を０．５（Ｌ／ｍｉｎ）で送りこみ、ドレン排出口６ａから０．１（Ｌ／ｍｉｎ）だけ排出し、ガス導出口７ａから０．４（Ｌ／ｍｉｎ）だけ導出するようにした状態で、ドレン分離用アダプタ２９が有る場合（ケース１）と無い場合（ケース２）との比較を行った。詳述すると、前記第２の管７の最上流部位をＡ点、このＡ点よりも７ｍｍ下流側の部位をＢ点、前記Ａ点よりも１５ｍｍ下流側の部位をＣ点、ドレン分離用アダプタ２９のすぐ下の部位をＤ点とし、ケース１およびケース２それぞれの場合についての各部位の温度を測定することで、ケース１とケース２の比較を行った。なお、表中の温度差とは、各部位におけるケース１のときの温度からケース２のときの温度を引いたものである。
【００３９】
【表１】

【００４０】
上記の結果より、ガス分析用除湿器では、ドレン分離用アダプタ２９が有る場合の方が無い場合に比べて、部位Ａ、Ｂ、Ｃの温度が高くなることがわかり、これは、第２の管７内の温度が高くなることを示していることから、第２の管７内にドレンがより結露しにくくなるということを意味している。つまり、ドレン分離用アダプタ２９を設けることで、第２の管７内での結露をより防ぐことができるのである。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に記載の構成よりなるガス分析用除湿器によれば、試料ガスを導入する第１の管のみを熱交換ブロックによって冷却するように構成しているので、熱交換ブロックによる冷却を効率よく行うことができ、第１の管の冷却効果が向上するとともに、熱交換ブロックも小型でよく、したがって、サーモモジュールも小容量のものでよい。そして、第１の管に流入する試料ガスの流量が増加しても、水分除去露点を安定に保つことができ、分析計の指示値に対する影響が小さくなる。そして、第１の管に耐腐食性材料よりなり熱交換ブロックの上下端よりそれぞれ突出する程度の長さを有する螺旋状のガス案内部材を挿入しているので、試料ガスは、第１の管内に設けられたガス案内部材の螺旋に沿って第１の管の内壁に長く接しながら下方に流れ、それに含まれている水分がより確実に凝縮されてドレンとなる。
【００４２】
また、除湿処理後の試料ガスを導出するための第２の管を、前記第１の管の前記熱交換ブロックに被覆されてない部分において斜め上方に傾けた状態で接続し、この接続箇所より下方の第１の管の部分を介して前記ドレンを排出するようにしているので、凝縮分離が行われる部位近傍においてフラットな（水平な）部分がなく、分離されたドレンの溜まりを防止することができ、仮にドレンが溜まったとしても、これを速やかに落下排出することができ、所謂リフトアップが起こりにくくなるとともに、水分が除去された試料ガスをスムーズに立ち上げることができ、除湿処理後の試料ガスとドレンとを確実に分離することができる。さらに、除湿処理後の試料ガスにおける水分除去露点を一定かつ安定に保つことができるので、分析部における指示誤差も可及的に小さくなる。
【００４３】
請求項２に記載の構成よりなるガス分析用除湿器においては、第１の管における第２の管との接続箇所に、下方ほど細くなるドレン分離用アダプタを設けているので、このドレン分離用アダプタを通ったガスの流速は大きくなり、それに伴ってガスに含まれる水分のドレン排出口へ向かう慣性が大きくなるため、ドレン分離の効率が上昇し、また、ガスは、前記ドレン分離用アダプタの下流側から第２の管に至るまでの間に温まるため、ガス内のドレンが第２の管内に非常に溜まりにくくなる。これらのことから、前記第２の管を水平方向に設けることが可能となり、第２の管を水平方向に設けることによって、ガス分析用除湿器の構成をコンパクトにすることが可能となる。
【００４４】
以上説明したように、上記いずれの発明におけるガス分析用除湿器においても、試料ガスからドレンを安定して確実にしかも効率よく分離することができる。特に、従来よりも小型の熱交換ブロックによって試料ガスからドレンを分離することができ、これを冷却するためのサーモモジュールが小容量のものでよく、したがって、ガス分析用除湿器を小型かつ安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態におけるガス分析用除湿器の要部を示す斜視図である。
【図２】前記要部の縦断面図である。
【図３】前記要部の横断面図である。
【図４】前記ガス分析用除湿器の他の構成例を示す要部の縦断面図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態におけるガス分析用除湿器の要部を示す斜視図である。
【図６】上記ガス分析用除湿器の要部を示す縦断面図である。
【図７】この発明の第３の実施の形態におけるガス分析用除湿器の要部を示す縦断面図である。
【図８】従来技術を説明するための図である。
【図９】他の従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１…熱交換ブロック、４…第１の管、５…接続箇所、７…第２の管、８…ガス案内部材、２９…ドレン分離用アダプタ、Ｇ_W，Ｇ_D…試料ガス、Ｄ…ドレン。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dehumidifier for gas analysis.
[0002]
[Prior art]
When analyzing a specific component contained in factory exhaust gas or the atmosphere, if moisture is contained in the sample gas used for the analysis, the moisture is removed in advance because various adverse effects are exerted on the detection device. There is a need. As a device for removing moisture in the sample gas, there is a gas analysis dehumidifier having a function of cooling the sample gas, condensing moisture contained in the sample gas, and separating it as drain.
[0003]
8 and 9 show the relationship between a gas flow path and a heat exchange block in a conventional gas analysis dehumidifier. First, in the structure shown in FIG. 8, the bottom 51c is a horizontal U as a gas flow path. A letter-shaped pipe 51 is used, and all of this is accommodated in the heat exchange block 52, and a straight pipe 53 is connected to one of the bottoms of the pipe 51 to connect one pipe part 51a of the U-shaped pipe 51. Is a sample gas introduction side tube, the other pipe portion 51b is a sample gas outlet side tube, and a pipe 53 provided so as to be in line with the sample gas outlet side tube 51b is a drain discharge pipe.
[0004]
9 uses a U-shaped tube 51 having a horizontal bottom 51c as a gas flow path, and a drain discharge tube 53 is connected in communication with the sample gas introduction side tube 51a in a straight line. In the heat exchange block 52, the sample gas introduction side pipe 51a, most of the horizontal bottom 51c connected to the sample gas introduction side pipe 51a, and a part of the drain discharge pipe 53 are accommodated.
[0005]
In FIGS. 8 and 9, reference numeral 54 denotes a radiator.
[0006]
In the conventional gas analysis dehumidifier, when the gas G _w sampled as the sample is introduced from the inlet of the sample gas introduction side pipe 51a, the heat exchange block 51 cools the gas G _w to a predetermined temperature. The contained water is removed and falls in the drain discharge pipe 53. Meanwhile, the sample gas G _w is the sample gas G _D becomes moisture has dried is removed, it enters the sample gas supply line (not shown) through the sample gas outlet side pipe 51b, further, the gas analyzer ( (Not shown) for the desired gas analysis.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional gas analysis dehumidifier has the following problems. That is, in the gas analysis dehumidifier shown in FIG. 8, all of the sample gas introduction side pipe 51a, the sample gas outlet side pipe 51b and the horizontal part 51c and the upper part of the drain discharge pipe 53 are accommodated in the heat exchange block 52. Since these portions are cooled, the portion (the uppermost end portion of the drain discharge pipe 53) 55 where the condensation is performed becomes the lowest temperature, and a part of the drain generated by the condensation is collected in the horizontal portion 51c. This adverse effect is exerted on the flow of the sample gas G _w of the pre-dehumidification process by, by extension adversely affects the flow rate of the sample gas G _D after dehumidification process.
[0008]
Further, in the gas analysis dehumidifier shown in FIG. 9, the sample gas introduction side pipe 51a, most of the horizontal part 51c and the upper part of the drain discharge pipe 53 are formed as heat exchange blocks, although not as shown in FIG. The portion 55 that is housed in 52 and is subjected to condensation and separation has the lowest temperature, and a part of the drain generated by the condensation and separation accumulates in the horizontal portion 51c. In this case, the drain accumulated in the horizontal portion 51c, for the sample gas G _w flowing through the horizontal portion 51c in the arrow direction, it is impossible to return to the site 55 direction, therefore, by the accumulated drain, after dehumidification process adversely affects the flow rate of the sample gas G _D.
[0009]
As described above, the drain accumulates in the gas flow path 51 in the dehumidifier for gas analysis, adversely exerted on the flow rate of the sample gas G _D after dehumidification process, if for example to measure the water solubility of SO ₂ Response speed delays and instruction errors occur. In particular, the 0.5 L / min before and after the flow rate is low in the sample gas G _D, this phenomenon is remarkable.
[0010]
In particular, as shown in FIG. 9, when the horizontal portion 51 c is formed at a later stage than the portion 55 where the condensation is performed, as described above, drainage of the drain accumulated in the horizontal portion 51 c is poor, This drain is scattered to the sample gas outlet side pipe 51b, or causes re-evaporation, thereby inducing instruction noise. In particular, in the case of an infrared gas analyzer or a high-sensitivity oxygen analyzer, the influence appears greatly.
[0011]
The present invention has been made in consideration of the above-described matters, and an object of the present invention is to provide a gas analysis dehumidifier capable of stably and reliably separating drain from a sample gas.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in the dehumidifier for gas analysis, the sample gas is cooled in the heat exchange block to condense the moisture contained in the sample gas and separate it as drain. The first tube for introducing the sample gas is configured to be cooled by the heat exchange block, and the first tube is made of a corrosion-resistant material and has a length that protrudes from the upper and lower ends of the heat exchange block. The second tube for leading the sample gas after the moisture is removed is inserted obliquely at a portion of the first tube that is not covered with the heat exchange block. The drain is discharged through a portion of the first pipe below the connection location with the connection being made in an upwardly inclined state (Claim 1).
[0013]
In the gas analysis dehumidifier having the above configuration, since only the first tube for introducing the sample gas is cooled by the heat exchange block, the heat exchange block can be efficiently cooled, While the cooling effect of the first tube is improved, the heat exchange block may be small, and the thermo module may be of a small capacity . Even if the flow rate of the sample gas flowing into the first tube increases, the moisture removal dew point can be kept constant and stable, and the influence on the indicated value of the analyzer is reduced. And since the spiral gas guide member made of a corrosion-resistant material and having a length protruding from the upper and lower ends of the heat exchange block is inserted into the first tube, the sample gas is contained in the first tube. It flows downward along the spiral of the gas guide member provided on the first tube while being in long contact with the inner wall of the first tube, and the moisture contained therein is more reliably condensed and becomes drainage.
[0014]
Further, the second pipe for deriving the sample gas after the dehumidification treatment is connected in a state of being inclined obliquely upward at a portion of the first pipe that is not covered with the heat exchange block. because through the portion of the first tube below so that discharging the drain, is a flat (horizontal) portion at a site near the condensation separation takes place rather name, to prevent accumulation of the separated drain Even if drain is accumulated, it can be quickly dropped and discharged, so-called lift-up is less likely to occur, and the sample gas from which moisture has been removed can be started up smoothly, dehumidifying treatment The later sample gas and drain can be reliably separated. Furthermore, since the moisture removal dew point in the sample gas after the dehumidification process can be kept constant and stable, the instruction error in the analysis unit is minimized.
[0015]
In addition, in the gas analysis dehumidifier in which the sample gas is cooled in the heat exchange block to condense the moisture contained in the sample gas and separate it as a drain, the first gas for introducing the sample gas. The tube is cooled by the heat exchange block, and the second tube for deriving the sample gas after the moisture is removed is covered with the heat exchange block of the first tube. The drain is discharged through a portion of the first pipe below the connection portion, and the drain is discharged in a state where the portion is not inclined obliquely upward or extends laterally. A drain separation adapter that narrows toward the bottom may be provided at the connection location of the tube (claim 2).
[0016]
In dehumidifier for gas analysis has the constitution described above, the connecting portion between the second tubes in said first tube, because there is provided a narrowing drain isolation adapter as downward through the drain isolation adapter As the flow rate of the gas increases, the inertia of the moisture contained in the gas toward the drain outlet increases, so that the efficiency of drain separation increases, and the gas flows from the downstream side of the drain separation adapter. Since it warms up to the second pipe, the drain in the gas is very difficult to accumulate in the second pipe. For these reasons, the second tube can be provided in the horizontal direction, and the configuration of the gas analysis dehumidifier can be made compact by providing the second tube in the horizontal direction.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3, shows a first embodiment of the present invention, first, in FIG. 3, 1 is a heat exchanger block, for example made of a metal material of good thermal conductivity such as aluminum or duralumin, It is a rectangular parallelepiped shape in which a part of the lower part is cut off obliquely. Reference numeral 2 denotes a thermo module for cooling the heat exchanging block 1, which includes a cooling device using the Peltier effect, for example, and is provided so that one side thereof is in close contact with the surface of the heat exchanging block 1. Reference numeral 3 denotes a radiator provided in close contact with the other side of the thermo module 2, and reference numeral 3a denotes a radiation fin thereof.
[0018]
Reference numeral 4 denotes a first tube which is inserted through the heat exchange block 1 so as to be in close contact with a hole wall in a through-hole 1a formed in the vertical direction. ) made of, and is configured to cool the sample gas G _W before dehumidification process flows from the gas inlet 4a of the upper side. And the pipe | tube part 6 below the connection location 5 with the 2nd pipe | tube 7 (after-mentioned) of this 1st pipe | tube 4 is formed in a drain discharge part, and the drain discharge port 6a of a lower end is not shown in figure. Connected to the drain pot.
[0019]
Reference numeral 7 denotes a second pipe which is connected to the first pipe 4 by welding or the like in a state where the first pipe 4 is inclined obliquely upward in a portion not covered with the heat exchange block 1, for example, a titanium pipe. becomes slightly thicker than the first tube 4 is configured to derive (e.g. outer diameter 10 mm, inner diameter 8 mm), the sample gas G _D after dehumidification process upward. The second pipe 7 is connected to the first pipe 4 so as to be V-shaped or Y-shaped, rises along the cut-off portion of the heat exchange block 1, and downstream (upper end) The gas outlet 7a at the upper end is connected to a gas analyzer (not shown).
[0020]
As understood from the above description and FIGS. 1 to 3, only the first tube 4 is inserted into the heat exchange block 1, and the second tube 7 is not inserted.
[0021]
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 8 denotes a helical gas guide member inserted into the first pipe 4 from the gas inlet 4a. For example, PTFE (polytetrafluoroethylene), PVC (polyvinyl chloride), A rectangular groove 10 having an appropriate width and depth is formed in a spiral shape on the surface of a rod-shaped body 9 made of a corrosion-resistant material such as tetrafluoroethylene resin or polypropylene, and is introduced into the first tube 4. the sample gas G _W is intended to guide smoothly downward. The gas guide member 8 has an outer diameter that is slightly smaller than the inner diameter of the first tube 4 and has a length such that both ends protrude slightly from the upper and lower ends of the heat exchange block 1 as shown in FIG. It is held so as to abut against a protrusion 10 ′ formed so as to protrude into the first tube 4.
[0022]
In FIG. 3, 11 is a cover case provided so as to accommodate most of the heat exchange block 1, the thermo module 2, and the second pipe 7, which is made of, for example, aluminum, and has heat insulation such as urethane foam inside. The material 12 is filled.
[0023]
The titanium tube used for the first tube 4 and the second tube 7 is preferably a tube that has a mirror-finished inner surface and is cleaned by pickling or degreasing.
[0024]
In the gas analysis dehumidifier having the above-described configuration, the heat exchange block 1 is cooled by energizing the thermo module 2 to operate it, whereby the first pipe 4 is also cooled. The first tube 4 through the gas inlet port 4a in this state, is sampled, the introduction of the sample gas G _W (pre-dehumidification process) containing water, the sample gas G _W, the first tube 4 The gas guide member 8 provided therein flows downward along the spiral square groove 10 while being in long contact with the inner wall of the first tube 4. In this flow down process, the sample gas G _W is cooled to a predetermined temperature (e.g. 5 ° C. ± 1 ° C., or 2.5 ℃ ± 1 ℃), the drain D is the water contained in it is condensed .
[0025]
Then, dry the sample gas G _D and the drain D of after dehumidification process, are separated at the connection point 5 of the first tube 4 of the V-shaped (or Y-shaped). Then, the sample gas G _D is led above the gas outlet 7a from the connecting portion 5 along the second tube 7 which rises obliquely upward, the gas analyzer (not shown) flows in a direction. On the other hand, the drain D falls on the drain discharge portion 6 that hangs down below the connection portion 5 and is accommodated in a drain pot (not shown) through the drain discharge port 6a.
[0026]
In dehumidifier for the aforementioned gas analysis, since the so introducing sample gas G _W before dehumidification process only the first tube 4 to flow down are cooled by heat exchange block 1, the first tube 4 can be efficiently cooled. Therefore, the heat exchange block 1 may be a small one, and the thermo module 2 may have a small capacity. Therefore, the gas analysis dehumidifier itself can be small and inexpensive. Then, even if the flow rate of the sample gas G _W flowing into the first tube 4 is increased, the water removing dew point of the sample gas after dehumidifying process can be kept stable, impact on the analysis unit is as small as possible Become.
[0027]
Further, connecting the second tube 7 for deriving the sample gas G _D after dehumidification process, in a state inclined obliquely upward at portions not covered by the heat exchanger block 1 of the first tube 4, the Since the drain D is discharged through the portion 6 of the first pipe 4 below the connecting portion 5, there is no flat portion in the vicinity of the portion 5 where the condensation is performed. reservoir can be prevented, even if the accumulation of condensate 5, which can be dropped rapidly discharged, it becomes less likely to occur so-called lift-up, standing smooth sample gas G _D which moisture is removed it can raise, the sample gas G _D and the drain D of the post-dehumidification process can be reliably separated. Furthermore, since the water removal dew point in the sample gas after the dehumidification process can be kept stable, the instruction error in the analysis unit is minimized.
[0028]
Furthermore, in the dehumidifier for the gas analysis, using one straight tube as a first tube 4, and an inlet 4a of the sample gas G _W before dehumidification process the upper end, discharging the drain D of the lower end Since the outlet 6a is used, the heat exchange block 1 only needs to be provided with a straight through hole 1a, the structure thereof is simple, and the manufacture thereof is also easy. Further, the shape of the second tube 7 connected to the first tube 4 is also simpler than that of the prior art, and its manufacture is easy, and welding with the first tube 4 can be easily performed. .
[0029]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, one heat exchange block 1 may be provided with a plurality of sample gas processing systems. That is, as shown in FIG. 4, the 1st pipe |

tubes

21 and 22 mutually independent were provided in parallel in the one heat exchange block 20, and the 2nd pipe |

tube

23, 22 is respectively provided in these 1st pipe |

tubes

21 and 22. 24, and the first tube 21 and the second tube 23 constitute one sample gas processing system 25, and the first tube 22 and the second tube 24 constitute another sample gas processing system 26. It may be.

Reference numerals

27 and 28 denote drain discharge portions in the respective sample

gas processing systems

25 and 26. G _W1 and G _W2 are sample gases before dehumidification, and G _D1 and G _D2 are sample gases after dehumidification.
[0030]
5 to 6 show a second embodiment of the present invention. In addition, about the member of the same structure as what was shown in the said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. The configuration and effect of the gas analyzing dehumidifier of the second embodiment are almost the same as those shown in the first embodiment, except that the second pipe in the first pipe 4 is different. 7 is provided with a drain separation adapter 29 that is shaped like a throttle toward the lower drain discharge port 6a.
[0031]
The drain separator adapter 29 is provided at the lower end of the gas guide member 8, the sample gas G _W introduced into the first tube 4 from the gas inlet 4a is always through this drain separator adapter 29 In this configuration, the tube portion 6 or the second tube 7 is directed. The drain separating adapter 29 is a member made of a corrosion-resistant material such as PTFE (polytetrafluoroethylene), PVC (polyvinyl chloride), tetrafluoroethylene resin, or polypropylene. The inner diameter of the lowest end of the drain separation adapter 29 that is the thinnest is, for example, 3 mm.
[0032]
In dehumidifier for gas analysis has the constitution described above, the sample gas G _W introduced into the first tube 4 through the gas inlet port 4a, the flow rate increases as it passes through the drain isolation adapter 29. When the flow rate of the sample gas G _W increases, the inertia is increased toward the lower (drain outlet 6a) with the water contained in the sample gas G _W, so that the separation of the drain D is often performed. Further, the sample gas G _D after dehumidification process, wherein at the lower side of the drain isolation adapter 29 is introduced into the second tube 7, the temperature of the sample gas G _D increases during this period, the sample gas G _D since the saturation water is extremely low, the sample gas G _D is also introduced into the second tube 7, possibly drain D in the second tube 7 is attached is very low.
[0033]
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. In addition, about the member of the same structure as what was shown in the said two embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
The configuration and effect of the gas analyzing dehumidifier of the third embodiment are almost the same as those shown in the second embodiment, but the difference is that the second connected to the first pipe 4 is the second. tube 7 is not configured to derive the sample gas G _D after dehumidification process upward, is configured to derive a substantially horizontal direction, said drain separator adapter 29, the gas Rather than being provided at the lower end of the guide member 8, the guide member 8 is integrally formed with the first tube 4 and is located at the connection location 5 inside the first tube 4.
[0034]
In the gas analysis dehumidifier having the above-described configuration, by providing the second tube 7 in the horizontal direction, the second tube 7 can be shortened and the configuration of the gas analysis dehumidifier can be made compact. In addition, as described in detail in the second embodiment, since the possibility that the drain D adheres to the second pipe 7 is very low, the second pipe 7 is disposed in the horizontal direction. There is no problem even if it is provided.
[0035]
In addition, since the drain separation adapter 29 is integrally formed with the first tube 4, for example, when the drain separation adapter 29 and the first tube 4 are formed of glass, the drain separation adapter 29 is connected to the first tube 4. The tube 4 and thus the gas analysis dehumidifier can be easily incorporated.
[0036]
The gas separation dehumidifier shown in the first embodiment may be provided with a drain separation adapter 29 as shown in the second and third embodiments.
[0037]
Further, as materials for the

first tubes

4, 21, 22 and the

second tubes

7, 23, 24, there are a glass tube and a stainless steel tube in addition to the titanium tube, but sample gases G _W , G _W1 , G If the corrosive components such as SO ₂ contained in _W2, stainless steel is better not to use.
[0038]
In order to investigate the performance of the drain separation adapter 29, in the third embodiment, the atmosphere at 40 ° C. is 0.5 ( L / min) from the gas inlet 4a of the first tube 4. When there is a drain separation adapter 29 in the state where only 0.1 ( L / min) is discharged from the drain outlet 6a and only 0.4 ( L / min) is discharged from the gas outlet 7a. A comparison was made between (Case 1) and no case (Case 2). More specifically, the most upstream portion of the second pipe 7 is point A, the

portion

7 mm downstream from the point A is point B, the portion 15 mm downstream from the point A is point C, and the drain separation adapter Case 1 and case 2 were compared by measuring the temperature of each part in case 1 and case 2 with the part immediately below 29 as point D. The temperature difference in the table is obtained by subtracting the temperature in case 2 from the temperature in case 1 at each part .
[0039]
[Table 1]

[0040]
From the above results, it can be seen that in the gas analysis dehumidifier, the temperatures of the portions A, B, and C are higher than when the drain separation adapter 29 is not present, Since it shows that the temperature in the pipe | tube 7 becomes high, it means that a drain becomes difficult to condense in the 2nd pipe | tube 7. FIG. That is, by providing the drain separation adapter 29, condensation in the second pipe 7 can be further prevented.
[0041]
【The invention's effect】
According to the dehumidifier for gas analysis having the configuration according to claim 1, since only the first tube for introducing the sample gas is cooled by the heat exchange block, the cooling by the heat exchange block is efficient. The cooling effect of the first tube can be improved, the heat exchange block can be small, and the thermo module can be of a small capacity. And even if the flow rate of the sample gas flowing into the first pipe increases, the moisture removal dew point can be kept stable, and the influence on the indicated value of the analyzer is reduced. And since the spiral gas guide member made of a corrosion-resistant material and having a length protruding from the upper and lower ends of the heat exchange block is inserted into the first tube, the sample gas is contained in the first tube. It flows downward along the spiral of the gas guide member provided on the first tube while being in long contact with the inner wall of the first tube, and the moisture contained therein is more reliably condensed and becomes drainage.
[0042]
Further, the second pipe for deriving the sample gas after the dehumidification treatment is connected in a state of being inclined obliquely upward at a portion of the first pipe that is not covered with the heat exchange block. Since the drain is discharged through the lower first pipe portion, there is no flat (horizontal) portion in the vicinity of the portion where condensation separation is performed, and the accumulation of the separated drain is prevented. Even if the drain accumulates, it can be quickly dropped and discharged, so-called lift-up is less likely to occur, and the sample gas from which moisture has been removed can be started up smoothly. The sample gas and the drain can be reliably separated. Furthermore, since the moisture removal dew point in the sample gas after the dehumidification process can be kept constant and stable, the instruction error in the analysis unit is minimized.
[0043]
In the dehumidifier for gas analysis having the configuration according to claim 2, the drain separation adapter that is thinner toward the lower side is provided at the connection portion of the first tube with the second tube. The flow rate of the gas passing through the adapter increases, and accordingly, the inertia of the moisture contained in the gas toward the drain outlet increases, so that the efficiency of drain separation increases. Since it warms from the downstream side to the second pipe, the drain in the gas is very difficult to accumulate in the second pipe. For these reasons, the second tube can be provided in the horizontal direction, and the configuration of the gas analysis dehumidifier can be made compact by providing the second tube in the horizontal direction.
[00 44 ]
As described above, even Oite the dehumidifier for gas analysis in any of the above invention, it is possible to reliably and efficiently separate and drain stable from the sample gas. In particular, the drain can be separated from the sample gas by a smaller heat exchange block than the conventional one, and the thermo module for cooling the sample gas may have a small capacity, and therefore the dehumidifier for gas analysis can be made small and inexpensive. Can be configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a gas analyzing dehumidifier according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the main part.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a main part showing another configuration example of the gas analysis dehumidifier.
FIG. 5 is a perspective view showing a main part of a dehumidifier for gas analysis according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a main part of the gas analysis dehumidifier.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a main part of a gas analyzing dehumidifier according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a conventional technique.
FIG. 9 is a diagram for explaining another conventional technique.
[Explanation of symbols]
1 ... heat exchanger block, 4 ... first tube, 5 ... connection portion, 7 ... second tube 8 ... gas guide member, 29 ... Drain isolation adapter, G _W, G _D ... sample gas, D ... Drain .

Claims

A first tube for introducing the sample gas in a dehumidifier for gas analysis in which the sample gas is cooled in the heat exchange block to condense moisture contained in the sample gas and separate it as drain. And a spiral gas guide member made of a corrosion-resistant material and having a length protruding from the upper and lower ends of the heat exchange block is inserted into the first pipe. , the second tube for deriving the sample gas after moisture has been removed, connected in a state of obliquely inclined upward in the first part not covered with the heat exchange block for the tubes, the connection A dehumidifier for gas analysis, characterized in that the drain is discharged through a portion of the first pipe below the location.

A first tube for introducing the sample gas in a gas analysis dehumidifier in which the sample gas is cooled in the heat exchange block to condense moisture contained in the sample gas and separate it as drain. And the second tube for deriving the sample gas after the moisture is removed is not covered by the heat exchange block of the first tube. In which the drain is discharged through a portion of the first pipe below the connection point, and the drain is discharged from the first pipe. A dehumidifier for gas analysis, characterized in that a drain separation adapter that is thinner toward the lower side is provided at the connection location.